一种环保型阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料及其制备方法技术

一种环保型阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料及其制备方法，属于电缆材料技术领域。其特征在于，重量份组成为：聚氯乙烯树脂：100份，热稳定剂：4~6份，主增塑剂环己烷‑1，2二甲酸二辛酯：13~17份，辅助增塑剂亚磷酸三辛酯：18~22份，阻燃抑烟剂：8~10份，煅烧陶土：3~5份，四〔甲基‑β‑（3，5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基）并酸酯〕季戊四醇酯：0.05~0.1份，亚磷酸三（2,4二叔丁基苯基）酯：0.05~0.1份，润滑剂：0.1~0.2份。制备步骤为：将各物料称量后于高速混合机中混合，将混合好的物料于双螺杆挤出机中造粒。本发明专利技术阻燃剂用量少、阻燃性好，无铅、低烟、环保，热稳定性好，力学性能优良。

Environmental friendly flame retardant smoke suppression PVC cable material and preparation method thereof

The invention relates to an environment-friendly flame retardant and smoke-suppressing PVC cable material and a preparation method thereof, belonging to the technical field of cable materials. It is characterized in that the weight composition is: polyvinyl chloride resin: 100 phr, heat stabilizer: 4 ~ 6 phr, main plasticizer cyclohexane 1,2 dicarboxylic acid dioctyl ester: 13 ~ 17 phr, auxiliary plasticizer trioctyl phosphite: 18 ~ 22 phr, flame retardant and smoke inhibitor: 8 ~ 10 phr, calcined clay: 3 ~ 5 phr, tetra methyl beta (3, 5 di-tert-butyl). Pentaerythritol ester: 0.05-0.1 phr, tri (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite: 0.05-0.1 phr, lubricant: 0.1-0.2 phr. The preparation steps are: weighing the materials and mixing them in a high-speed mixer, and granulating the mixed materials in a twin-screw extruder. The invention has the advantages of low dosage of flame retardant, good flame retardancy, lead-free, low smoke, environmental protection, good thermal stability and excellent mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种环保型阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料及其制备方法
一种环保型阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料及其制备方法，属于电缆材料

技术介绍
阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料是以聚氯乙烯为基础树脂，并添加稳定剂、填充剂、润滑剂等适量助剂，经过混配捏合挤出而制成，主要用于制备电线、电缆等。然而，电线电缆在使用的过程中容易因短路引起发热、燃烧等现象，严重威胁人民财产的安全。随着全球经济的迅猛发展，及人类环保意识的增强，各领域对电线电缆的质量和性能的要求越来越高，因电线、电缆的老化而引发的火灾也越来越多，如何降低火灾的发生率及发生火灾的时的死亡率，低烟、阻燃、环保也成为电线电缆行业的发展方向。目前环保低烟阻燃电缆料的生产大多是在基材中加入大量的氢氧化铝或氢氧化镁来达到阻燃效果，然而，大量无机材料的加入，影响了电缆料的物理机械性能和加工工艺性能，其在常温下柔软性能、耐气候性差、耐油性、耐低温性能都不是很好。现有的一种环保阻燃性阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料，其组分按质量百分数配比为：聚氯乙烯60%~75%、偏苯三酸三辛酯10%~15%、氰尿酸三聚氰胺5%~10%、有机蒙脱土2%~8%、三氧化二锑1%~3%、钙锌稳定剂0.5%~1.5%、抗氧剂0.1%~0.5%、硬脂酸钙1%~2%。具有阻燃性好，无卤、无铅、低烟、环保，而且热稳定性好，力学性能优良，成本低，制备工艺简单，易于推广应用。但是该方法加入了锑系阻燃剂，因其与聚氯乙烯分子链中的氯原子存在良好的协同效应，添加少量即可达到较好的阻燃效果，近年来受到业界青睐。但锑-氯阻燃体系的阻燃生烟量高，且氧化锑粉尘对呼吸系统具有较大危害，不能满足对阻燃产品的环保需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种阻燃剂用量少、阻燃性好，无铅、低烟，而且热稳定性和力学性能优良的环保型阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该环保型阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料，其特征在于，重量份组成为：聚氯乙烯树脂：100份，热稳定剂：4~6份，主增塑剂环己烷-1，2二甲酸二辛酯：13~17份，辅助增塑剂亚磷酸三辛酯：18~22份，阻燃抑烟剂：8~10份，煅烧陶土：3~5份，四〔甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）并酸酯〕季戊四醇酯：0.05~0.1份，亚磷酸三（2,4二叔丁基苯基）酯：0.05~0.1份，润滑剂：0.1~0.2份；所述聚氯乙烯树脂为平均聚合度为1000~1300的PVC树脂。优选的，重量份组成为：聚氯乙烯树脂：100份，热稳定剂：4.5~5.0份，主增塑剂环己烷-1，2二甲酸二辛酯：14~16份，辅助增塑剂亚磷酸三辛酯：19~20份，阻燃抑烟剂：9~9.5份，煅烧陶土：3.5~4份，四〔甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）并酸酯〕季戊四醇酯：0.07~0.08份，亚磷酸三（2,4二叔丁基苯基）酯：0.07~0.08份，润滑剂：0.13~0.15份。优选的，所述阻燃抑烟剂的制备方法如下：1）按三聚氰胺与氰尿酸的摩尔比1.5~3.0：1秤取物料，加入密闭反应釜中，再加入水，温度105℃~110℃下搅拌反应40~60分钟；2）打开反应釜，加入HCl，再将氯化锌和羟基锡酸钠加入到反应釜中，所述氰尿酸与HCl、氯化锌和羟基锡酸钠的摩尔比为1：1~4：0.5~2：1~4，搅拌均匀，在90℃~100℃的条件下反应2~3小时，冷却，水洗抽滤，干燥得到阻燃抑烟剂。其中步骤（1）中三聚氰胺过量，产物为三聚氰胺氰尿酸酯。其中步骤（2）中盐酸与步骤（1）的过量三聚氰胺反应，然后与羟基锡酸钠和氯化锌反应，具体反应方程式如下：制备使用环己烷-1，2二甲酸二辛酯为主增塑剂，所述阻燃抑烟剂主要成分为三聚氰胺氰尿酸酯和三聚氰胺羟基锡酸锌盐，其中三聚氰胺氰尿酸酯可以作为主阻燃剂，三聚氰胺羟基锡酸锌盐作抑烟剂和辅助阻燃剂，煅烧陶土作辅助阻燃剂。三聚氰胺氰尿酸酯等氮阻燃剂具有无卤、低烟、光热稳定、价格低廉、适合加工，与聚命物兼容性好等优点，受热时发生分解反应，具有吸热、降温和稀释等作用，起到保护聚合物阻止燃烧的作用；三聚氰胺羟基锡酸锌盐含锡阻燃剂，具有热稳定性好、无毒、高效、对人体无刺激、耐热性好的优点，PVC受热分解易环化生成芳香烃，这些物质也是生成烟雾生成的重要因素，三聚氰胺羟基锡酸锌盐的Zn2+及其吸附HCl生成的产物ZnCl2，上述步骤（2）Zn2+在PVC生成反式的多烯烃结构的过程中起到催化作用，并且得到的反式多烯烃不能通过环化生成芳香烃，这便达到了阻止PVC主链降解的目的；ZnCl2能帮助高聚物分子进行交联反应以及炭化反应，并在其表面生成一层非常致密的炭化层，隔绝了外部的氧气和热量，抑制了燃烧反应的进行，同时减少了烟气释放；煅烧陶土属于硅系阻燃剂，硅系阻燃剂的阻燃机理为它们可在材料表面增强炭保护层，并生成游离基捕获活性中间体，从而达到阻燃效果，其机理主要表现为隔离膜机理，而且这类阻燃剂是一种成炭型抑烟剂，与其他阻燃剂相比，表现出优异的阻燃性，加工性和环境友好型等优点。通过上述阻燃剂、阻燃抑烟剂的有效组合制备阻燃性好，无卤、无铅、低烟、环保，而且热稳定性好，力学性能优良阻燃抑烟阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料。优选的，所述的氰尿酸与HCl、氯化锌和羟基锡酸钠的摩尔比为1：2.8~3.4：0.9~1.3：2.4~3.1。优选的，所述的聚氯乙烯树脂为平均聚合度为1300的PVC树脂。优选的，所述的热稳定剂为钙锌热稳定剂。钙锌热稳定剂优选德国熊牌钙锌热稳定剂9700。选用的亚磷酸三辛酯为阻燃耐寒增塑剂。所述环己烷-1，2二甲酸二辛酯（DECH）为环保增塑剂。优选的，所述的润滑剂为硬脂酸。四〔甲基-β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）并酸酯〕季戊四醇酯优先选用抗氧剂1010，亚磷酸三（2,4二叔丁基苯基）酯优先选用抗氧剂168。一种上述的环保型阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料的制备方法，其特征在于，制备步骤为：1）将各物料称量后于转速为1000~1400转的高速混合机中混合10~12分钟，待液相组分完全被PVC树脂吸收，配混料无粘结且均匀分散后放入低速混合器，启动搅拌冷却，料温低55℃~62℃后放料；2）将混合好的物料于双螺杆挤出机中造粒，制得阻燃抑烟阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料。优选的，步骤1）所述的高速混合机转速为1300，混合11分钟。使用环保增塑剂环己烷-1，2二甲酸二辛酯为主增塑剂，且与辅助增塑剂TNPP具有良好的协同效应，制备的阻燃抑烟剂与煅烧陶土起到了非常好协同作用，制得的电缆料具有较好的阻燃抑烟效果；电缆料具有阻燃剂用量少、阻燃性好，无铅、低烟、环保，而且热稳定性好，力学性能优良等优点。与现有技术相比，本专利技术的一种环保型阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料及其制备方法所具有的有益效果是：本专利技术使用环保增塑剂环己烷-1，2二甲酸二辛酯为主增塑剂，且与辅助塑剂TNPP具有良好的协同效应；阻燃抑烟剂主要成分为三聚氰胺氰尿酸酯和三聚氰胺羟基锡酸锌盐，且这两种阻燃抑烟剂是通过反应制得；其中三聚氰胺氰尿酸酯可以作为主阻燃剂，三聚氰胺羟基锡酸锌盐作抑烟剂和辅助阻燃剂，煅烧陶土作辅助阻燃抑烟剂；制备的阻燃抑烟剂与煅烧陶土起到了非常好协同作用，制得的电缆料具有较好的阻燃抑烟效果。具体实施方式下面将结合实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料，其特征在于，重量份组成为：聚氯乙烯树脂：100份，热稳定剂：4~6份，主增塑剂环己烷‑1，2二甲酸二辛酯： 13~17份，辅助增塑剂亚磷酸三辛酯：18~22份，阻燃抑烟剂：8~10份，煅烧陶土：3~5份，四〔甲基‑β‑（3，5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基）并酸酯〕季戊四醇酯：0.05~0.1份，亚磷酸三（2,4二叔丁基苯基）酯：0.05~0.1份，润滑剂：0.1~0.2份；所述聚氯乙烯树脂为平均聚合度为1000~1300的PVC树脂。

【技术特征摘要】
1.一种环保型阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料，其特征在于，重量份组成为：聚氯乙烯树脂：100份，热稳定剂：4~6份，主增塑剂环己烷-1，2二甲酸二辛酯：13~17份，辅助增塑剂亚磷酸三辛酯：18~22份，阻燃抑烟剂：8~10份，煅烧陶土：3~5份，四〔甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）并酸酯〕季戊四醇酯：0.05~0.1份，亚磷酸三（2,4二叔丁基苯基）酯：0.05~0.1份，润滑剂：0.1~0.2份；所述聚氯乙烯树脂为平均聚合度为1000~1300的PVC树脂。2.根据权利要求1所述的一种环保型阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料，其特征在于：重量份组成为：聚氯乙烯树脂：100份，热稳定剂：4.5~5.0份，主增塑剂环己烷-1，2二甲酸二辛酯：14~16份，辅助增塑剂亚磷酸三辛酯：19~20份，阻燃抑烟剂：9~9.5份，煅烧陶土：3.5~4份，四〔甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）并酸酯〕季戊四醇酯：0.07~0.08份，亚磷酸三（2,4二叔丁基苯基）酯：0.07~0.08份，润滑剂：0.13~0.15份。3.根据权利要求1或2所述的一种环保型阻燃抑烟聚氯乙烯电缆料，其特征在于：所述阻燃抑烟剂的制备方法如下：1）按三聚氰胺与氰尿酸的摩尔比1.5~3.0：1秤取物料，加入密闭反应釜中，再加入水，温度105℃~110℃下搅拌反应40~60分钟；2）打开反应釜，加入HCl，再将氯化锌...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桦，王秀丽，王晶，张新华，李静，刘容德，刘浩，王晓敏，桂俊杰，孙培培，盛梅，高磊，王海波，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37